本發(fā)明屬于軌道車輛輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的自動(dòng)測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

由于輪對(duì)加工誤差和組裝誤差的存在，致使輪對(duì)在繞車軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輪對(duì)踏面中心K點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生沿輪對(duì)徑向EF方向的輕微跳動(dòng)和沿輪對(duì)軸向AB方向的輕微竄動(dòng)，由于高速列車對(duì)其輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的檢測(cè)精度，要求其檢測(cè)誤差在0.1mm以內(nèi)，因此要求測(cè)量該徑向跳動(dòng)誤差的設(shè)備測(cè)量精度應(yīng)控制在踏面徑向跳動(dòng)檢測(cè)誤差的三分之一以內(nèi)，既設(shè)備自身測(cè)量精度應(yīng)控制在約0.03mm以內(nèi)，才能充分保證高鐵輪對(duì)徑向跳動(dòng)0.1mm的測(cè)量要求。

現(xiàn)有的輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)是采用輪對(duì)軸徑3兩端的車軸中心孔13進(jìn)行定位的車軸整體軸向定位方式，但車軸中心孔13中心軸線MN自身就存在0.03mm的加工誤差，因此，車軸自身軸線MN與輪對(duì)的旋轉(zhuǎn)軸線AB并不嚴(yán)格同軸，將車軸自身軸線MN作為車軸和輪對(duì)的整體旋轉(zhuǎn)軸，則將直接引入0.03mm的車軸徑向跳動(dòng)誤差，該車軸徑向跳動(dòng)誤差將直接傳導(dǎo)到隨其同步轉(zhuǎn)動(dòng)的輪對(duì)的踏面上。

另一方面，參見附圖1所示，輪對(duì)踏面自身是一條向車軸方向傾斜的圓錐曲面，因此作為踏面檢測(cè)中點(diǎn)的K點(diǎn)，其相對(duì)于車輪內(nèi)側(cè)面6的距離D是固定的已知量。但現(xiàn)有的輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)是沿車軸自身軸線MN方向橫向推進(jìn)到輪對(duì)附近，再根據(jù)車輪內(nèi)側(cè)面6的位置對(duì)其踏面?zhèn)鞲衅鞯臋M向坐標(biāo)進(jìn)行定位。該踏面?zhèn)鞲衅鳈M向坐標(biāo)定位的誤差在0.02mm，致使其在踏面上的投影誤差為0.03mm。此外，現(xiàn)有的輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)的踏面?zhèn)鞲衅骶葹?.05mm，這導(dǎo)致現(xiàn)有輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)實(shí)際輪對(duì)踏面測(cè)量精度已經(jīng)累積達(dá)到了0.11mm，無法有效充分保證高鐵輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差0.1mm的測(cè)量指標(biāo)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)以車軸自身軸線作為車軸和輪對(duì)的整體旋轉(zhuǎn)軸，在輪對(duì)踏面徑向方向引入0.03mm的檢測(cè)誤差；現(xiàn)有輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)沿車軸自身軸線MN方向橫向推進(jìn)，致使其在踏面上的投影方向額外引入0.03mm的檢測(cè)誤差；并且現(xiàn)有輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)的踏面?zhèn)鞲衅骶葹?.05mm，導(dǎo)致現(xiàn)有輪對(duì)誤差測(cè)量專機(jī)實(shí)際輪對(duì)踏面測(cè)量精度已經(jīng)累積達(dá)到了0.11mm，無法保證輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差檢測(cè)精度的測(cè)量指標(biāo)要求的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的自動(dòng)測(cè)量方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：

輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的自動(dòng)測(cè)量方法包括以下步驟：

步驟一：人工將輪對(duì)推到以輪緣為支撐的沿Z向設(shè)置的固定軌道上，通過布置在車輪內(nèi)側(cè)面的固定橫向定位塊橫向定位；

步驟二：沿Z向推動(dòng)輪對(duì)，將輪對(duì)推動(dòng)到沿Y向設(shè)置的電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置的正上方，通過電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置將輪對(duì)升高到超過固定V型定位支承滾輪的位置；

步驟三：電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置托著輪對(duì)沿Z向自動(dòng)移動(dòng)，使輪對(duì)軸徑位于固定V型定位塊的正上方；

步驟四：通過電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置將輪對(duì)緩慢無沖擊地降落在固定V型定位塊上，輪對(duì)軸徑的外圓周面和固定V型定位塊接觸支撐；

步驟五：輪對(duì)軸徑一端端面通過緊固件和萬向聯(lián)軸節(jié)與電機(jī)輸出軸連接；

步驟六：在輪對(duì)兩側(cè)的車輪內(nèi)側(cè)面分別布置一套車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器，在輪對(duì)兩側(cè)的車輪踏面滾動(dòng)圓正上方分別布置一套踏面徑向測(cè)量傳感器；

步驟七：當(dāng)需要測(cè)量距離車輪內(nèi)側(cè)面的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方的踏面徑向跳動(dòng)時(shí)，移動(dòng)踏面徑向測(cè)量傳感器至距離車輪內(nèi)側(cè)面的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方；

步驟八：?jiǎn)?dòng)輪對(duì)軸端的電機(jī)，帶動(dòng)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，踏面徑向測(cè)量傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量踏面徑向測(cè)量傳感器到踏面滾動(dòng)圓頂點(diǎn)處的距離A1，直到完成至少一個(gè)圓周的測(cè)量；

步驟九：從步驟八中測(cè)得的同一圓周上的多個(gè)A1值中得到最大值和最小值，最大值和最小值的差值即為輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差。

步驟七中所述的移動(dòng)踏面徑向測(cè)量傳感器至距離車輪內(nèi)側(cè)面的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方具體為：

1)通過車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器測(cè)量出車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器與車輪內(nèi)側(cè)面的距離C1；

2)根據(jù)公式(一)計(jì)算得到踏面徑向測(cè)量傳感器需要沿X向移動(dòng)的距離L：

L＝B1-B0 (一)

其中：B1為移動(dòng)后的踏面徑向測(cè)量傳感器與車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器之間水平的距離；

B0為移動(dòng)前的踏面徑向測(cè)量傳感器與車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器之間水平的初始距離；

3)根據(jù)公式(二)可得移動(dòng)后的踏面徑向測(cè)量傳感器與車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器之間水平的距離B1：

B1＝C1+D (二)

4)將公式(二)帶入公式(一)得到踏面徑向測(cè)量傳感器需要沿X向移動(dòng)的距離L為：

L＝C1+D-B0；

5)移動(dòng)踏面徑向測(cè)量傳感器的距離L，使其位于距離車輪內(nèi)側(cè)面的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方。

所述固定橫向定位塊距離車輪內(nèi)側(cè)面的間隙為1mm。

所述萬向聯(lián)軸節(jié)可沿自身軸向移動(dòng)并能自鎖。

所述踏面徑向測(cè)量傳感器和車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器的測(cè)量精度均小于等于0.02mm，支承輪對(duì)軸徑的固定V型定位支承滾輪的旋轉(zhuǎn)精度小于等于0.01mm。

步驟八中通過踏面徑向測(cè)量傳感器測(cè)量的多個(gè)A1過程中，在車輪踏面滾動(dòng)圓周上每隔2mm采集一個(gè)A1測(cè)量值。

每套車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器包括兩個(gè)測(cè)量傳感器，每套踏面徑向測(cè)量傳感器包括兩個(gè)測(cè)量傳感器。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過直接采用以輪對(duì)兩端軸徑外輪廓表面作為旋轉(zhuǎn)支承基準(zhǔn)，并通過在輪對(duì)軸端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)測(cè)量，最大限度地減少了測(cè)量系統(tǒng)誤差的累積，并且通過在車輪內(nèi)側(cè)面和踏面正上方設(shè)置高精度的測(cè)量傳感器，實(shí)現(xiàn)輪對(duì)踏面滾動(dòng)圓處徑向跳動(dòng)精確定位測(cè)量，提高輪對(duì)測(cè)量效率兩倍以上，并保證了輪對(duì)測(cè)量合格率為100％。所采用的萬向聯(lián)軸節(jié)能使被驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)輸出旋轉(zhuǎn)軸自動(dòng)同軸對(duì)齊并自鎖，從而大幅提高了旋轉(zhuǎn)軸線的同軸度。

本發(fā)明是利用輪對(duì)軸徑外圓表面支承定位的，更符合輪對(duì)踏面是以車軸中心為基準(zhǔn)的跳動(dòng)測(cè)量要求，并且其測(cè)量輪對(duì)踏面跳動(dòng)的測(cè)量單元不是左右移動(dòng)，僅踏面徑向測(cè)量傳感器采用全閉環(huán)控制可左右移動(dòng)，踏面徑向測(cè)量傳感器和車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器的測(cè)量精度均小于等于0.02mm，支承輪對(duì)軸徑的固定V型定位支承滾輪的旋轉(zhuǎn)精度小于等于0.01mm，累積測(cè)量系統(tǒng)精度小于等于0.03mm，可充分保證CRH3型動(dòng)車組的輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)小于等于0.1mm的要求。

附圖說明

圖1是車軸輪對(duì)及其踏面檢測(cè)中點(diǎn)位置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明用于測(cè)量輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的自動(dòng)測(cè)量方法的應(yīng)用示意圖；

圖4 圖3的局部放大圖；

其中：1、電機(jī)，2、萬向聯(lián)軸節(jié)，3、輪對(duì)軸徑，4、踏面徑向測(cè)量傳感器，5、車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器，6、車輪內(nèi)側(cè)面，7、輪對(duì)，8、固定V型定位支承滾輪，9、電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置，10、固定橫向定位塊，11、固定軌道，12、輪緣，13、車軸中心孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見附圖2，用于測(cè)量輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的測(cè)量裝置包括電機(jī)1、萬向聯(lián)軸節(jié)2、踏面徑向測(cè)量傳感器4、車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5、固定V型定位支承滾輪8、電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置9、固定橫向定位塊10和固定軌道11；所述電機(jī)1通過萬向聯(lián)軸節(jié)2和緊固件與輪對(duì)軸徑3的一個(gè)端面連接，兩套踏面徑向測(cè)量傳感器4對(duì)稱設(shè)置，分別對(duì)輪對(duì)7的兩個(gè)車輪內(nèi)側(cè)面6進(jìn)行測(cè)量，兩套車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5對(duì)稱設(shè)置，分別對(duì)輪對(duì)7的兩個(gè)車輪踏面滾動(dòng)圓進(jìn)行測(cè)量，兩個(gè)固定V型定位支承滾輪7對(duì)稱設(shè)置對(duì)輪對(duì)軸徑3的外圓周面進(jìn)行支撐定位，兩個(gè)電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置9對(duì)稱設(shè)置，輸出端與所述輪對(duì)軸徑3接觸，兩組固定橫向定位塊10和固定軌道11對(duì)稱設(shè)置對(duì)輪對(duì)7兩側(cè)的車輪的輪緣12進(jìn)行支撐，消除了舊有的支撐位置所引入的同軸度偏差。

參見附圖3和附圖4，輪對(duì)踏面徑向跳動(dòng)誤差的自動(dòng)測(cè)量方法包括以下步驟：

步驟一：人工將輪對(duì)7推到以輪緣12為支撐的沿Z向設(shè)置的固定軌道11上，通過布置在車輪內(nèi)側(cè)面6的固定橫向定位塊10橫向定位；

步驟二：沿Z向推動(dòng)輪對(duì)7，將輪對(duì)7推動(dòng)到沿Y向設(shè)置的電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置9的正上方，通過電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置9將輪對(duì)7升高到超過固定V型定位支承滾輪8的位置；

步驟三：電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置9托著輪對(duì)7沿Z向自動(dòng)移動(dòng)，使輪對(duì)軸徑3位于固定V型定位塊的正上方；

步驟四：通過電動(dòng)升降自動(dòng)平移裝置9將輪對(duì)7緩慢無沖擊地降落在固定V型定位塊上，輪對(duì)軸徑3的外圓周面和固定V型定位塊接觸支撐；

步驟五：輪對(duì)軸徑3一端端面通過緊固件和萬向聯(lián)軸節(jié)2與電機(jī)1輸出軸連接；

步驟六：在輪對(duì)7兩側(cè)的車輪內(nèi)側(cè)面6分別布置一套車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5，在輪對(duì)7兩側(cè)的車輪踏面滾動(dòng)圓正上方分別布置一套踏面徑向測(cè)量傳感器4；

步驟七：當(dāng)需要測(cè)量距離車輪內(nèi)側(cè)面6的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方的踏面徑向跳動(dòng)時(shí)，移動(dòng)踏面徑向測(cè)量傳感器4至距離車輪內(nèi)側(cè)面6的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方；

步驟八：?jiǎn)?dòng)輪對(duì)7軸端的電機(jī)1，帶動(dòng)輪對(duì)7旋轉(zhuǎn)，踏面徑向測(cè)量傳感器4實(shí)時(shí)測(cè)量踏面徑向測(cè)量傳感器4到踏面滾動(dòng)圓頂點(diǎn)處的距離A1，直到完成至少一個(gè)圓周的測(cè)量；

步驟九：從步驟八中測(cè)得的同一圓周上的多個(gè)A1值中得到最大值和最小值，最大值和最小值的差值即為輪對(duì)7踏面徑向跳動(dòng)誤差。

步驟七中所述的移動(dòng)踏面徑向測(cè)量傳感器4至距離車輪內(nèi)側(cè)面6的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方具體為：

1)通過車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5測(cè)量出車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5與車輪內(nèi)側(cè)面6的距離C1；

2)根據(jù)公式(一)計(jì)算得到踏面徑向測(cè)量傳感器4需要沿X向移動(dòng)的距離L：

L＝B1-B0 (一)

其中：B1為移動(dòng)后的踏面徑向測(cè)量傳感器4與車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5之間水平的距離；

B0為移動(dòng)前的踏面徑向測(cè)量傳感器4與車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5之間水平的初始距離，該值為固定數(shù)值；

3)根據(jù)公式(二)可得移動(dòng)后的踏面徑向測(cè)量傳感器4與車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5之間水平的距離B1：

B1＝C1+D (二)

4)將公式(二)帶入公式(一)得到踏面徑向測(cè)量傳感器4需要沿X向移動(dòng)的距離L為：

L＝C1+D-B0；

5)移動(dòng)踏面徑向測(cè)量傳感器4的距離L，使其位于距離車輪內(nèi)側(cè)面6的尺寸為D處的滾動(dòng)圓正上方。

所述固定橫向定位塊10距離車輪內(nèi)側(cè)面6的間隙G為1mm。

所述萬向聯(lián)軸節(jié)2可沿自身軸向移動(dòng)并能自鎖。使用的是德國GKN牌687.30系列9.03型萬向聯(lián)軸節(jié)2。實(shí)現(xiàn)了輪對(duì)7對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量并防止輪對(duì)7旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生沿其自身軸向的串動(dòng)。所采用的萬向聯(lián)軸節(jié)能使被驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)輸出旋轉(zhuǎn)軸自動(dòng)同軸對(duì)齊并自鎖，從而大幅提高了旋轉(zhuǎn)軸線的同軸度。

所述踏面徑向測(cè)量傳感器4和車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5的測(cè)量精度為0.016mm，采用德國MICRO-EPSILON(米銥)的型號(hào)為ILD1700-20傳感器，支承輪對(duì)軸徑3的固定V型定位支承滾輪8的旋轉(zhuǎn)精度小于等于0.01mm。

步驟八中通過踏面徑向測(cè)量傳感器4測(cè)量的多個(gè)A1過程中，根據(jù)傳感器測(cè)量采點(diǎn)頻率，在車輪踏面滾動(dòng)圓周上每隔2mm采集一個(gè)A1測(cè)量值，輪對(duì)7旋轉(zhuǎn)一周能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量采集1440個(gè)點(diǎn)。

每套車輪內(nèi)側(cè)面測(cè)量傳感器5包括兩個(gè)測(cè)量傳感器，每套踏面徑向測(cè)量傳感器4包括兩個(gè)測(cè)量傳感器。

本發(fā)明測(cè)量輪對(duì)7踏面跳動(dòng)的測(cè)量單元不是左右移動(dòng)，僅徑向測(cè)量傳感器采用全閉環(huán)控制可左右移動(dòng)，定位誤差為0.01mm，所采用的測(cè)量傳感器是高精度的傳感器，其為0.016mm，因此其系統(tǒng)測(cè)量精度能夠達(dá)到0.03mm，可以有效保證輪對(duì)7踏面跳動(dòng)誤差小于等于0.1mm的測(cè)量要求。